2.1.2 Die Struktur der DNA

Ich suche den Film "Wettlauf zum Ruhm" auf DVD in Deutsch oder Englisch mit englischen Untertiteln. Die amerikanische Version des Films heißt "Race for the double helix", die englische Version "Life story". Für eine englische oder amerikanische Original-DVD zahle ich bis zu 50 Euro, je nach Zusand.

Bekanntlich ist die DNA eine Doppelhelix. Eine ungefähre Vorstellung von einer solchen Struktur liefert die Abbildung rechts. Die beiden Hauptstränge werden durch Sprossen zusammengehalten. Außerdem – das deuten die Pfeile an – verlaufen die beiden Hauptstränge in unterschiedliche Richtungen, der eine von oben nach unten, der andere von unten nach oben.

Aufbau der Hauptstränge - das DNA-Rückgrat

Bei der chemischen Analyse fand man gleiche Mengen von Phosphat- und Zuckerbausteinen, die regelmäßig angeordnet sind.

Die Phosphatbausteine sind von der Phosphorsäure H₃PO₄ abgeleitet (siehe Strukturformel).

Allerdings hat diese Säure die H-Atome teilweise in Form von Protonen abgegeben, so dass ein mehr oder weniger negativ geladener Phosphatrest vorliegt. In erster Linie hängt es vom pH-Wert des Lösungsmittels ab, wie viele Protonen abgegeben werden. Je saurer das Lösungsmittel, desto weniger Protonen gibt eine Säure normalerweise ab.

Bei den Zuckerbausteinen handelt es sich um Desoxyribose, einem Zucker mit fünf C-Atomen.

Im Gegensatz dazu haben die uns bekannten Zucker Glucose und Fructose jeweils sechs C-Atome. Wie die Desoxyribose genau aufgebaut ist, stellt die Strukturformel dar.

Ein DNA-Rückgrat besteht nun aus vielen Tausenden von Phosphat-Resten und Desoxyribose-Molekülen, die sich regelmäßig abwechseln: P – R – P – R – P – R etc. Eine solche regelmäßige Abfolge von Bausteinen kann noch keine Information enthalten, aber dazu kommen wir gleich.

Die DNA-Doppelhelix

Anfang der 50er Jahre des 20. Jahrhunderts stellte sich heraus, dass die DNA aus zwei Einzelsträngen besteht, die sich helixartig umeinander winden. WATSON und CRICK stellten 1954 das berühmte Doppelhelixmodell auf und erhielten später dafür den Nobelpreis. Viele Forscher datieren den Beginn der Molekulargenetik, manchmal sogar den Beginn der gesamten modernen Biologie, auf dieses Jahr. Zwei Quellen seien jedem empfohlen, der sich mit der Geschichte des WATSON-CRICK-Modells näher vertraut machen will: zunächst einmal der hervorragende Spielfilm "Wettlauf zum Ruhm", in dem Jeff Goldblum die Rolle des J. WATSON überzeugend spielt. Und zum anderen das Buch von WATSON selbst, "Die Doppelhelix".

Bereits 1950 fand Erwin CHARGAFF, dass bei allen untersuchten DNA-Sorten der Prozentgehalt von Thymin immer genauso groß ist wie der von Adenin, und der von Guanin so groß wie der von Cytosin, während sich das Verhältnis (A+T) : (G+C) von Organismus zu Organismus ändern kann.
1953 fanden Maurice WILKINS und Rosalind FRANKLIN, dass die DNA aus zwei helixartig umeinander gewundenen Einzelsträngen besteht (Röntgenstrukturanalyse). Aus den experimentellen Daten von FRANKLIN, WILKINS, CHARGAFF und anderen schlossen WATSON und CRICK dann 1954 auf die tatsächliche Struktur der DNA.

Allerdings gelang ihnen das erst beim zweiten Versuch. Wenn man dem Film „Wettlauf zum Ruhm“ Glauben schenken kann, hatte WATSON bei einem Vortrag von FRANKLIN nicht richtig aufgepasst (er wurde angeblich durch ihre weiblichen Reize abgelenkt, als sie sich über den Projektor beugte) und die Zahl der Wassermoleküle, die sich in der DNA befinden, falsch notiert.